嵐漪河岢嵐縣城段蓄水美化工程設計簡述

王新宇

（山西省水利水電勘測設計研究院 山西 太原 030024）

隨著城市的快速發展，社會的不斷進步，人們的生活水平不斷提高，對城市面貌、生活環境、水生態等基礎設施的要求越來越高。城市河道作為城市生態系統的重要組成部分，是關鍵的資源和環境載體，關系到城市生存和發展，具有多種社會經濟功能和環境生態效益。城市河道生態治理對于加快城市生態建設、維護生態平衡、改善生存環境、促進人與自然和諧，實現地方經濟社會可持續發展具有十分重要的意義。

1 工程概況

嵐漪河是黃河的一級支流，發源于嵐縣鹿徑嶺西之飲馬池山，于裴家川口匯入黃河，河流全長120km，流域面積 2166.6km2，河道比降8.59‰。本次嵐漪河治理項目位于岢嵐縣縣城，起始于新東關橋上游（樁號K1+200.0），終止于濟舟島下游（樁號K3+250.0），全長 2.05km，流向大致呈東北——西南趨勢。

嵐漪河流域地處中溫帶大陸性季風氣候區，氣候寒冷，年平均氣溫6℃，年平均降水量456mm，年平均無霜期120天，年平均蒸發量2260mm，年平均風速3.5m，最大凍土深度149cm。本次設計洪水計算采用《山西省水文計算手冊》中的有關方法進行計算。經計算治理段20年一遇洪峰流量為334m3/s。

2 工程任務

通過對嵐漪河岢嵐縣城段進行綜合治理,在滿足河道防洪標準的基礎上,修建階梯式攔河蓄水工程,采取有效的防滲措施,形成人工水面,改善生態環境,促進人與自然和諧相處，逐步將苛嵐縣打造成以黃土風情、邊塞風光、綠色生態于一體的山水園林宜居城市。

3 設計方案

3.1 總體布置

根據《堤防工程設計規范》（GB50286－2013），嵐漪河城區段的防洪標準為20年一遇，兩岸的防洪堤為4級堤防；根據《防洪標準》（GB50201—94），按蓄水量劃分，橡膠壩為Ⅴ等工程，按5級建筑物設計；次要建筑物、臨時工程按5級建筑物設計。

本項目位于嵐漪河岢嵐縣城段，起始于新東關橋上游（樁號K1+200.0），終止于濟舟島下游（樁號K3+250.0），全長2.05km，流向大致呈東北—西南趨勢；在樁號K1+474.5、K1+739.7、K2+062.7、K2+360.9、K2+640.9處各布置1座橡膠壩，壩長分別為 36.8m、51.6m、33.0m、35.4m、37.2m。在樁號K3+250.0處布置1座長40m的鋼閘門，結合樁號K2+964.3處現有橡膠壩，形成7座蓄水池，構成長2.05km的連續水面，蓄水面積8.15萬m2。

沿河右岸堤腳河床下埋設鋼筋混凝土排污涵管，長約2.2km，管徑DN1200mm，貫通蓄水區，排至7#鋼閘門下游。

3.2 河道治理工程設計

3.2.1 河底清淤設計

河道清理設計按照河道設計縱坡、設計寬度清理，將河道內違章建筑、違章造地拆除清理，對低于設計河底高程的河段只清除表層污物，清污厚度原則上按0.2m考慮。

3.2.2 河道防滲設計

根據地質資料，本河段現河床地層巖性主要為礫卵石，局部含有大的漂石，在河漫灘區表層有厚度約0.5m的粉砂或粉土層通過綜合比較：本區域不具備河道蓄水垂直防滲的條件，本次設計選定水平防滲方案防滲措施為：河底防滲防沖結構自上而下依次為300mm厚格賓石籠、500mm厚回填土復合土工膜、300mm厚砂墊層。河道防滲標準斷面見圖1。

圖1 河道防滲標準斷面圖

圖2 橡膠壩剖面圖

3.2.3 蓄水區堤防加固設計

兩側堤防迎水面采用C25混凝土貼面，表層布設鋼筋網，鋼筋網采用φ8@200雙向布設，掛網錨筋為φ16，間距1.0m，呈梅花型布置。

3.2.4 橡膠壩設計

本工程在治理段內新建橡膠壩5座，壩址位于樁號 K1+474.5、K1+739.7、K2+062.7、K2+360.9、K2+640.9處，壩軸線垂直于河道，壩長分別為 36.8m、51.6m、33.0m、35.4m、37.2m，蓄水長度2050m。

3.2.4.1 壩型的選擇及布設原則

經綜合考慮工程投資、運行靈活、外形美觀等因素，參照國內其它城市蓄水美化工程的經驗，確定壅水建筑物主要采用橡膠壩。下游末端7#壩考慮上游壩體聯合泄洪，要求塌壩操控靈活，采用了液壓鋼閘門。

3.2.4.2 橡膠壩壩高的確定

橡膠壩壩高依據河道縱坡及后續橡膠壩后最小水深等確定，橡膠壩高度分別為 2.5 m、2.7 m、3.0 m、2.5 m、3.0m。

3.2.4.3 橡膠壩壩袋設計

本工程橡膠壩對充水、充氣兩種方案進行了綜合比較。如采用充氣式橡膠壩：1）運行管理相對方便，不受季節溫度變化的影響，在冰凍期仍然有效運行。2）充排控制系統因充脹介質為空氣易于獲得，管路布置容易，管徑較小，施工簡便。空氣替代了充水水源，免去水源井打井費用。3）充氣橡膠壩的壩高調節，是利用空壓機和閘閥控制，操作簡便靈活，年維修費用低。4）充氣橡膠壩排氣泄洪時間較相同壩高的充水橡膠壩排水泄洪時間短，給安全防汛帶來了保證，尤其是在城市河道管理中，及時調蓄和泄洪對城市的防汛管理非常重要。綜合以上分析比較，本設計采用充氣式橡膠壩。

3.2.4.4 橡膠壩水工設計

橡膠壩由鋪蓋段、橡膠壩段、消力池段和海漫段四部分組成。鋪蓋采用500mm厚C25鋼筋混凝土結構，長8m；橡膠壩段采用C25鋼筋混凝土結構，基礎為筏式，厚1.0m，長6.3m～8m；邊墻為C25鋼筋混凝土重力式擋土墻，頂寬0.15m，臨水側邊坡1∶1，底寬3.5m～4m；消力池與橡膠壩底板由1∶4斜坡連接，采用底流消能，消力池深0.5m～1m，長16m；消力池后設C25鋼筋混凝土海漫防護，長10m，厚0.5m。橡膠壩剖面圖見圖2。

根據河岸現有場地以及主城區位于河道右岸，管理房設置于充氣橡膠壩右岸。管理房建筑尺寸根據壩袋大小，由生產廠家確定規模。房內主要放置充氣橡膠壩配電箱和鼓風機。

3.2.4.5 橡膠壩錨固設計

本工程為多泥沙河流，為減小對壩袋的磨損和震動影響，設計采用雙線錨固，考慮施工方便、結構安全，采用螺栓壓板錨固。錨固壓板整體圓滑流線型設計，能充分保護壩袋不受磨損，而且更換方便。

3.2.4.6 控制系統設計

充排氣系統是控制橡膠壩高度的啟閉設備，由鼓風機、控制閥門、充排管路及安全裝置組成。

1）充排氣管路設計

充氣管徑的選擇與鼓風機處氣體的絕對壓力、壩袋內壓、氣體在管道內的流量、管道長度以及摩擦阻力有關，管徑選用與風口直徑相同。設計排氣管與充氣管共用一條管路，為了確保安全，選用無縫鋼管。經計算，充排氣管道直徑選用DN100。

2）壩袋安全裝置

為了防止充氣過量，或由于上游水位升高而引起壩內壓增大而超過設計氣壓時，選用鼓風機在運行時具有防止超壓的安全性能。

3.2.5 液壓鋼閘門設計

本工程設液壓鋼閘門1座，壩址位于樁號K3+250.0處，壩軸線垂直于河道，壩高2.5m，壩長40m。液壓鋼閘門由鋪蓋段、閘室段、消力池段三部分組成。鋪蓋采用500mm厚C25鋼筋混凝土結構，長10m；閘室段采用C25鋼筋混凝土結構，基礎為筏式，厚1.5m，長8.2m；兩側邊墻為C25鋼筋混凝土結構，左岸邊墻為直立式岸墻，頂寬0.9m，高2.9m；右岸邊墻為重力式岸墻，頂寬0.7m，臨水側直立，背水側邊坡1∶0.4；消力池與閘室底板由1∶4斜坡連接，采用底流消能，消力池深1m，長15m。

3.2.6 排污涵管設計

為了排放右岸縣城段生活污水，保證蓄水池水質，設計在嵐漪河右岸河床下埋設管徑1.2m的混凝土管，污水經排污涵管排至7#鋼閘門下游污水處理廠。埋設排污管道總長約2.2km。

4 結語

嵐漪河岢嵐縣城段蓄水美化工程的實施，把河道防洪安全與蓄水美化結合，把河道整治與生態治理結合，初步呈現出具有地方特色的生態綠色山水城鎮的效果，對豐富人民群眾的精神文化生活起到十分重要的作用。陜西水利